Histórico

O carvão mineral, de origem fóssil, foi uma das primeiras fontes de energia utilizadas em larga escala pelo homem.

Sua aplicação na geração de vapor para movimentar as máquinas

foi um dos pilares da Primeira Revolução Industrial, iniciada

na Inglaterra no século XVIII. Já no fim do século XIX, o vapor

foi aproveitado na produção de energia elétrica. Ao longo do

tempo, contudo, o carvão perdeu espaço na matriz energética mundial para o petróleo e o gás natural, com o desenvolvimento dos motores a explosão.

O interesse reacendeu-se na década de 70, em conseqüência,

sobretudo, do choque do petróleo, e se mantém em alta até

hoje. Além da oferta farta e pulverizada, o comportamento

dos preços é outra vantagem competitiva. As cotações do

petróleo e derivados têm se caracterizado pela tendência de

alta e extrema volatilidade. No caso da commodity carvão, no

entanto, registraram movimentos suaves ao longo dos últimos dez anos, ingressando em um ciclo de baixa em 2005.

O que é o carvão

Existem dois tipos básicos de carvão na natureza: vegetal e

mineral. O vegetal é obtido a partir da carbonização da lenha. O mineral é formado pela decomposição da matéria orgânica (como restos de árvores e plantas) durante milhões de

anos, sob determinadas condições de temperatura e pressão.

É composto por átomos de carbono, oxigênio, nitrogênio, enxofre, associados a outros elementos rochosos (como arenito,

siltito, folhelhos e diamictitos) e minerais, como a pirita.

Tanto o carvão vegetal quanto o mineral podem ser usados na

indústria (principalmente siderúrgica) e na produção de energia elétrica. No entanto, enquanto o primeiro é pouco utilizado

– exceto no Brasil, maior produtor mundial –, o consumo do segundo está bastante aquecido. Este movimento tem a ver não só

com a disponibilidade de reservas, mas com a qualidade do

carvão, medida pela capacidade de produção de calor – ou poder calorífico, expresso em kcal/kg (kilocaloria obtida por quilo

do combustível). Este poder calorífico, por sua vez, é favorecido

pela incidência de carbono e prejudicado pela quantidade de

impurezas (elementos rochosos e minerais).

No carvão vegetal, o poder calorífico é baixo enquanto a participação de impurezas é elevada. No carvão mineral, o poder

calorífico e a incidência de impurezas variam, o que determina a subdivisão do minério nas categorias: baixa qualidade

(linhito e sub-betuminoso) e alta qualidade (ou hulha, subdividida nos tipos betuminoso e antracito).

Como mostra a Figura 9.1 a seguir, 53% das reservas mundiais

de carvão mineral são compostas por carvão com alto teor de

carbono (hulha) e 47% com baixo teor de carbono. A produção e o consumo mundial concentram-se nas categorias intermediárias: os carvões tipos betuminoso/sub-betuminoso e

linhito. O primeiro, de maior valor térmico, é comercializado

no mercado internacional. O segundo é utilizado na geração

termelétrica local.

Extração e transporte

A extração (ou mineração) do carvão pode ser subterrânea

ou a céu aberto. A opção por uma ou outra modalidade depende, basicamente, da profundidade e do tipo de solo sob o

qual o minério se encontra.

Se a camada que recobre o carvão é estreita ou o solo não é apropriado à perfuração de túneis (por exemplo, areia ou cascalho),

a opção é a mineração a céu aberto. Se, pelo contrário, o mineral está em camadas profundas ou se apresenta como veios de

rocha, há a necessidade da construção de túneis. Neste último

caso, a lavra pode ser manual, semimecanizada ou mecanizada.

A produtividade das minas a céu aberto é superior à das lavras

subterrâneas. No entanto, de acordo com o World Coal Institute (WCI) – ou Instituto Mundial do Carvão, em português –,

60% da oferta mundial de carvão mineral é extraída por meio

da mineração subterrânea. No Brasil, a maior parte é explorada

a céu aberto. É o que ocorre, também, em importantes países

exportadores, como Austrália e Estados Unidos.

O transporte é a atividade mais complexa e dispendiosa da

cadeia produtiva do carvão. A título de exemplo, conforme está registrado no Plano Nacional de Energia 2030, em 2004

o preço CIF – que inclui frete e seguro – de uma tonelada de

carvão metalúrgico no Japão era de US$ 61, enquanto o custo

do frete chegava a US$ 49,50 por tonelada.

Para distâncias muito curtas, o método mais eficiente de

transporte é a esteira. Para os trajetos mais longos, utilizase caminhões, trens e barcaças. O carvão também pode ser

misturado à água formando uma lama que é transportada

por meio de dutos.

Além disso, geralmente só são transferidos, de um local

para outro, os tipos de carvão com baixo teor de impurezas. Os demais são utilizados nas proximidades do local de

mineração – onde, em geral, também são construídas as

termelétricas abastecidas por esse combustível. É o que

ocorre nas cinco usinas termelétricas movidas a carvão em

operação no Brasil, todas localizadas no sul do País, nas

proximidades das áreas de mineração. Do ponto de vista

econômico, é mais eficiente investir na construção de linhas de transmissão de eletricidade do que no transporte

do carvão.

RESERVAS, PRODUÇÃO E CONSUMO NO MUNDO

O carvão é o combustível fóssil com a maior disponibilidade do

mundo. As reservas totalizam 847,5 bilhões de toneladas, quantidade suficiente para atender a produção atual por 130 anos.

Além disso, ao contrário do que ocorre com petróleo e gás natural, elas não estão concentradas em poucas regiões. As reservas estão bem distribuídas pelos continentes, com ênfase maior no hemisfério norte. Na verdade, são encontradas em quantidades expressivas em 75 países,

sendo que três deles – Estados Unidos (28,6%), Rússia (18,5%) e

China (13,5%) – concentram mais de 60% do volume total.

Atualmente, o maior produtor mundial de carvão é a China

que, também estimulada pelo ciclo de acentuado desenvolvimento econômico, tornou-se a maior consumidora do minério. Em 2007, a China produziu 1.289,6 milhões de toneladas

equivalentes de petróleo (Mtep) enquanto consumiu 1.311,4

Mtep.

Produção de Energia

Atualmente, a principal aplicação do carvão mineral no mundo é a geração de energia elétrica por meio de usinas termelétricas. Em segundo lugar vem a aplicação industrial para a

geração de calor (energia térmica) necessário aos processos

de produção, tais como secagem de produtos, cerâmicas e

fabricação de vidros. Um desdobramento natural dessa atividade – e que também tem se expandido – é a co-geração ou

utilização do vapor aplicado no processo industrial também

para a produção de energia elétrica.

Pesquisas envolvendo processos tecnológicos que permitam

um maior aproveitamento do poder calorífico do carvão (como

a gaseificação) – e simultaneamente a preservação do meio

ambiente – têm sido desenvolvidas no mercado internacional

(ver Tópico 10.4). No entanto, o método tradicional, de queima

para produção do vapor, continua sendo o mais utilizado.

Considerando-se também a preparação e queima do carvão,

este processo se dá, em resumo, da seguinte maneira: o carvão é

extraído do solo, fragmentado e armazenado em silos para, posteriormente, ser transportado à usina, onde novamente será armazenado. Em seguida, é transformado em pó, o que permitirá

melhor aproveitamento térmico ao ser colocado para queima nas

fornalhas de caldeiras. O calor liberado por esta queima é transformado em vapor ao ser transferido para a água que circula nos

tubos que envolvem a fornalha. A energia térmica (ou calor) contida no vapor é transformada em energia mecânica (ou cinética),

que movimentará a turbina do gerador de energia elétrica.

Este movimento dá origem à energia elétrica. No caso da

co-geração, o processo é similar, porém o vapor, além de gerar energia elétrica, também é extraído para ser utilizado no

processo industrial.

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